城轨交通车辆典型制动系统介绍
城市轨道交通车辆制动方式
城市轨道交通车辆制动方式一、引言城市轨道交通作为现代城市公共交通的重要组成部分，其安全性和稳定性是保证运营质量的关键因素之一。
而车辆制动作为车辆控制系统中的重要组成部分，对于保证列车的安全运行起着至关重要的作用。
本文将从城市轨道交通车辆制动方式入手，详细介绍城市轨道交通车辆制动方式及其特点。
二、电阻制动电阻制动是城市轨道交通常用的一种制动方式。
它是利用列车牵引系统中装有电阻器，在列车行驶过程中通过改变电路连接方式，使电能转化为热能而达到减速目的。
这种制动方式具有以下特点：1. 制动效果稳定可靠：由于电阻器可以根据列车运行状态进行调整，因此可以实现精确控制列车速度。
2. 制动过程平稳：由于电阻器可以逐渐降低输出功率，因此可以实现平滑减速。
3. 能量回收效果差：由于电能转化为热能而散失掉了大量能量，因此不能实现能量回收。
三、空气制动空气制动是城市轨道交通常用的一种制动方式。
它是利用列车牵引系统中的压缩空气，通过控制空气压力来控制列车的制动力。
这种制动方式具有以下特点：1. 制动效果稳定可靠：由于空气制动可以实现精确控制列车速度，因此具有较高的稳定性和可靠性。
2. 制动过程平稳：由于空气制动可以逐渐降低输出压力，因此可以实现平滑减速。
3. 能量回收效果差：由于空气制动不能实现能量回收，因此在长时间停车时会浪费大量能量。
四、电磁吸盘制动电磁吸盘制动是城市轨道交通常用的一种辅助制动方式。
它是利用列车底部装有的电磁吸盘，在紧急情况下通过控制电磁吸盘工作来实现快速停车。
这种制动方式具有以下特点：1. 制动效果强劲：由于电磁吸盘可以产生很大的吸力，因此可以在紧急情况下迅速停车。
2. 制动过程突然：由于电磁吸盘制动是一种紧急制动方式，因此制动过程会比较突然。
3. 能量回收效果好：由于电磁吸盘可以将列车的动能转化为电能进行回收利用，因此具有较好的能量回收效果。
五、再生制动再生制动是城市轨道交通常用的一种能量回收方式。
城轨车辆制动基础知识—城轨车辆制动系统介绍
整流器 再生制动原理图
一、电制动
2.电阻制动
将发电机发出的电能加于 电阻器上，使电阻器发热，即 电能转变为热能。
制动电阻箱
电阻制动原理图
二、空气制动
当电制动力不足时，由空气制 动来补充，每节车设计有独自的空 气制动控制及部件。
1.2.3 电气指令式制动 控制系统
目前，制动控制系统主要有空气制动系统和电控 制系统两大类。
以电气信号来传递制动信号的制动控制系统，称 为电气指令式制动控制系统系统。
电气指令式制动控制系统系统分为两种类型：
1.数字指令式制动控制系统
2.模拟指令式制动控制系统
一、数字指令式制动控制系统
将司机控制器或ATO（列车自动驾驶） 系统传来的制动指令信号，通过代表不同 意义的信号线输出信号来划分成不同的制 动等级，控制后部车辆制动装置。
对于数字式而言，控制得越精确，信号线 越多，信号传输系统越复杂，越容易发生 故障。
模拟式的信号传输系统简单，而且从 理论上讲，可以做到无级传输，有利 于精确控制。
1.3.2 城轨车辆制动模式
城轨车辆制动模式
1.常用制动
是指在正常情况下为调节或控制列车速 度（包括进站停车）所实施的制动。
城轨车辆制动模式
二、模拟指令式制动控制系统
用模拟量作为制动指令，通常是将司机控制器或ATO系统 传来的制动指令信号，经编码器后，以脉宽调制（PWM）信 号形式或直流电压方式，经列车指令控制线传到后部车辆， 脉宽调制信号以占空比的大小代表不同的制动指令。
制动指令（制动力指令值）是无级传输的。
电气指令式制动控制的主要优点：全列车制动和缓解的 一致性较好，制动和缓解时的纵向冲动小，制动距离短。
城轨车辆制动方式介绍
城轨车辆制动方式按照制动时列车动能的转移方式不同城轨车辆的制动主要可以分为摩擦制动和电制动。
一，摩擦制动通过摩擦副的摩擦将列车的运动动能转变为热能，逸散于大气，从而产生制动作用。
城轨车辆常用的摩擦制动方式主要有闸瓦制动，盘形制动和轨道电磁制动。
（一）闸瓦制动闸瓦制动又称为踏面制动，它是最常见的一种制动方式。
制动时闸瓦压紧车轮，车轮与闸瓦发生摩擦，将列车的运动动能通过车轮与闸瓦间的摩擦转变为热能，逸散于空气中。
在车轮与闸瓦这一对摩擦副中，由于车轮主要承担着车辆行走功能，因此其他材料不能随便改变。
要改善闸瓦制动的性能，只能通过改变闸瓦材料的方法。
目前城轨车俩中大多数采用合成闸瓦。
但合成闸瓦的导热性较差，因此也有采用导热性能良好，且具有良好的摩擦性能的粉末冶金闸瓦。
在闸瓦制动中，当制动功率较大时，产生的热量来不及逸散到大气，而在闸瓦与车轮踏面上积聚，使他们的温度升高，摩擦力下降，严重时会导致闸瓦熔化和轮毂松弛等，因此，在闸瓦制动时，对制动功率有限制。
（二）盘形制动）盘形制动有轴盘式和轮盘式之分，一般采用轴盘式，当轮对中间由于牵引电机等设备使制动盘安装发生困难时，可采用轮盘式。
制动时，制动缸通过制动夹钳使闸片夹紧制动盘，使闸片与制动盘间产生摩擦，把列车的动能转变为热能，热能通过制动盘与闸片逸散于大气。
（三）轨道电磁制动轨道电磁制动也叫磁轨制动。
是一种传统的制动方式，这种制动方式是在转向架前后两轮之间安装包升降风缸，风缸顶端装有两个电磁铁，电磁铁包括电磁铁靴和摩擦板，电磁铁悬挂安装在距轨道面适当高度处，制动时电磁铁落下，并接通励磁电源使之产生电磁吸力，电磁铁吸附在钢轨上，列车的动能通过磨耗板与钢轨的摩擦转化为热能，逸散于大气。
轨道电磁制动可得到较大的制动力，因此常被用作于紧急制动时的一种补充制动，这种制动不受轮轨间黏着系数的限制，能在保证旅客舒适性条件下有效地缩短制动距离。
当磨耗板与轨道摩擦产生的热量多，对钢轨的磨损也很严重。
城市轨道交通车辆—制动系统
2）滑行状态。车轮在钢轨上滑行，此时车轮与钢轨之间的滑动摩擦力为列车制动力。这是一种必 须避免的事故状态，由于滑动摩擦系数远小于静摩擦系数，因此一旦发生滑行，制动力将大大减 少，制动距离会延长；同时车轮在钢轨上的长距离滑行，将导致车轮踏面的擦伤，危及行车安全。
制动类型
电制动
再生制动 (动能→ 牵引电机→电能→接触网)
1）再生制动。当车辆施加常用制动时，牵引电机变成发电机状态，将车辆的 动能转变成电能，电能经过整流后反馈至接触网，供列车所在的接触网供电 分区上其它车辆牵引和供本车其它系统（辅助系统等）使用，即再生制动。 再生制动取决于接触网的接收能力，也取决于网压的高低和载荷利用能力。
以电磁力为源动力的制动方式称为电制动；
空气（摩擦）制动
以压缩空气为源动力的制动方式称为空气制动，如踏面 制动、盘式制动等都为空气制动方式；
其他制动
还有机械制动、液压制动等方式。
制动源动力 不同
城市轨道交通车辆牵引电传动系统采用先进的调频调压交流感应电机驱 动系统，在高速时具有良好的电制动性能。
但是由于电制动的效率随着运行速度的降低而降低，所以在车速降低到 一定程度后必须采用空气制动系统。
列车制动时，将牵引电机变为发电机，动能转化为 电能。
动能转移方 式不同
制动类型
粘着制动 利用轮、轨之间的粘着力来实现制动。
制动力获取 方式不同
非粘着制动 制动力的提供不再依靠轮轨之间的粘着力，可获得超过轮轨粘着 力的制动力。
城市轨道交通车辆的制动模式
城市轨道交通车辆的制动模式城市轨道交通是一种快速、高效的公共交通工具，其安全性是保证城市交通运行的关键。
而车辆的制动系统就是保障城市轨道交通安全的一个重要组成部分。
本文将介绍城市轨道交通车辆的制动模式。
一、电制动电制动是城市轨道交通车辆的主要制动方式之一。
电制动是通过电机逆变器控制车辆电机的电流，使车辆产生制动力，从而实现制动的过程。
在电制动中，车辆电机的电流变成负值，电机产生制动力，将车辆减速甚至停下来。
电制动具有制动平稳、制动距离短、制动效率高等优点。
二、空气制动空气制动是城市轨道交通车辆的另一种主要制动方式。
空气制动通过控制车辆的空气制动系统，将车辆制动盘与车轮接触，产生制动力从而实现制动的过程。
空气制动具有制动力大、制动效率高、制动距离短的优点。
但由于空气制动需要耗费空气制动缸内的压缩空气，因此其制动距离和制动平稳性都会受到影响。
三、再生制动再生制动是城市轨道交通车辆的一种辅助制动方式。
再生制动通过逆变器控制电机的电流，将旋转的车轮所带动的电机转换成电能，并将这些电能反馈给车辆的电源系统，从而实现制动的过程。
再生制动具有制动平稳、制动距离短、不会消耗太多能量的优点。
四、紧急制动紧急制动是城市轨道交通车辆的一种应急制动方式。
紧急制动可以通过手柄或按钮等操作，使车辆的制动系统立即切断牵引电源，同时加紧空气制动或电制动以实现制动的过程。
紧急制动具有制动力大、制动距离短、制动效率高等特点，但也容易产生车轮滑动，增加制动距离和制动平稳性的难度。
城市轨道交通车辆的制动模式有电制动、空气制动、再生制动和紧急制动等多种方式。
在实际运行中，不同的制动模式可以根据车辆的具体情况和运行状态进行选择，以保证城市轨道交通的安全、高效运行。
城市轨道交通制动系统
（1）制动位
驾驶员要实施制动时，首先把操纵手柄
放在制动位．总风缸的压缩空气经制动阀进入
制动管。制动管是一根贯通整个列车、两端封
闭的管路，压缩空气由制动管进入各个车辆的
制动缸，压缩空气推动制动缸活塞移动，并通
过活塞杆带动基础制动装置，使闸瓦压紧车轮
，产生制动作用。
制动力大小，取决制动缸内压缩空气的压力 。
能实现阶段缓解和阶段制动。 制动力大小靠司机操纵手柄在制动位放置时间长短决
定，因此控制不太精确。 制动时全列车制动缸的压缩空气都由总风缸供给；缓
解时，各制动缸的压缩空气都须经制动阀排气口排人 大气。因此前后车辆的制动的一致性不好。
（一）直通式空气制动机原理图
制动阀
制动阀有缓解位、保压位和制动位3 个不同位置。
《城市轨道交通机车车辆》
制动系统
城市轨道交通车辆
王勇麟 付 杰
主要学习内容
一、空气制动系统的控制方式 二、电制动 三、制动模式
一、空气制动系统的控制方式
（一）直通式空气制动机 （二）自动空气制动机 （三）直通自动空气制动机
（一）直通式空气制动机原 理图
直通空气制动机特点是：
制动管增压制动、减压缓解，列车分离时不能自动停 车。
由于制动缸的风源与排气口离制动缸较近， 其制动与缓解不再通过制动阀进行，因此制 动与缓解一致性较直通制动机好，列车纵向 冲动较小，适合于较长编组的列车。
有阶段制动及一次缓解性能。
（二）自动空气制动机原理图
三通阀工作原理
（a）充气缓解位 （b）制动位 （c）保压 位
(1）制动位
（2）缓解位
制动电阻器箱
一般每个动车都安装有制动电阻器箱 ，里面装有足够的制动电阻。电阻材料 一般采用合金带钢条．这种合金带钢条 不仅具有稳定的电阻率，而且有相当大 的热容性。
城轨车辆制动系统课件
制动控制方式
城轨车辆制动系统采用多种制动控制 方式，如电制动、空气制动等，以满 足不同情况下的制动需求。
制动系统在城轨车辆中的实践案例
北京地铁
北京地铁采用具有自主知识产权的城轨 车辆制动系统，实现了列车的安全、可 靠制动。
VS
上海地铁
上海地铁采用进口的城轨车辆制动系统， 为列车提供稳定的制动和停车功能。
对于不符合法规与标准的行为，需要进行整改和处罚，加强监管和执法力度，提高城轨车辆制动系统的 安全性和可靠性。
制动系统相关法规与标准的未来发展与完善
随着城市轨道交通的快速发展和技术进步，制 动系统相关法规与标准也需要不断更新和完善 ，以适应新的安全需求和技术发展趋势。
未来发展与完善过程中，需要加强国际交流与 合作，借鉴国际先进经验和技术成果，推动制 动系统相关法规与标准的国际化和标准化。
制动系统的发展趋势与未来展望
智能化
01
随着技术的发展，城轨车辆制动系统将更加智能化，实现自动
化控制和故障诊断。
节能环保
02
未来城轨车辆制动系统将更加重视节能环保，采用更加高效的
制动方式，减少能源消耗和环境污染。
自主创新
03
未来城轨车辆制动系统将更加重视自主创新，研发具有自主知
识产权的核心技术，提升我国城轨交通产业的竞争力。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
01
城轨车辆制动系统概述
制动系统的定义与功能
定义
城轨车辆制动系统是用于控制列 车运行速度并在必要时使列车安 全停止的系统。
功能
城轨车辆制动系统具有减速、停 车和保持车辆静止等基本功能， 同时还可以根据需要调车辆制动系统通过制动器将车辆动能转化为热能散发到空气中，从而实现 制动。
城市轨道交通车辆的制动模式
城市轨道交通车辆的制动模式随着城市轨道交通的快速发展，轨道交通车辆的制动系统也得到了极大的改进和完善。
车辆的制动模式是指车辆在运行过程中，通过何种方式来减速和停车。
目前，常见的城市轨道交通车辆制动模式主要包括电制动、气制动和机械制动。
电制动是城市轨道交通车辆中最常见的制动模式之一。
它是通过电动机的反向工作将车辆动能转化为电能，再通过电阻器将电能转化为热能来实现减速和停车。
电制动具有制动力大、响应速度快、制动距离短等优点，是车辆制动的首选模式。
此外，电制动还可以通过调整电机的工作方式来实现不同的制动效果，如再生制动和电阻制动。
气制动是城市轨道交通车辆中另一种常见的制动模式。
它是通过压缩空气来产生制动力，实现车辆的减速和停车。
气制动主要由制动踏板、空气压缩机、储气罐和制动器组成。
当司机踩下制动踏板时，空气压缩机会将空气压缩并储存在储气罐中，当需要制动时，空气会通过制动器释放出来，产生制动力。
气制动具有制动力稳定、可靠性高等优点，适用于高速运行的轨道交通车辆。
机械制动是城市轨道交通车辆中较为传统的制动模式，主要通过摩擦力来实现减速和停车。
机械制动主要由制动盘、刹车片和刹车踏板组成。
当司机踩下刹车踏板时，刹车片会与制动盘接触并产生摩擦力，从而减速和停车。
机械制动具有结构简单、制动力稳定等优点，但相对于电制动和气制动来说，制动效果较差。
除了上述三种主要的制动模式，城市轨道交通车辆还常常采用辅助制动模式，如惯性制动、再生制动和电阻制动。
惯性制动是指利用车辆的惯性来实现减速和停车，通过调整车辆的传动装置来改变车辆的运动状态。
再生制动是指利用电动机的工作原理，将车辆动能转化为电能并回馈给电网，实现能量的回收和再利用。
电阻制动是指通过调整电阻器的工作状态，将电能转化为热能来实现制动。
城市轨道交通车辆的制动模式主要包括电制动、气制动和机械制动。
电制动具有制动力大、响应速度快的优点；气制动具有制动力稳定、可靠性高的特点；机械制动结构简单、制动力稳定。
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典型制动系统介绍
1 EP2002制动系统
1.EP2002制动系统的组成
EP2002阀的核心部件是三个机电一体化的电磁阀，即智能阀（ smart valve）、远程输入/输出阀（RIO valve）和网关阀（gateway valve）。智能阀是机电一体化的产品，包括一个安装在气阀上的电子控 制部件。智能阀产生电控制动信号直接控制气阀，对转向架的电控制动 和车轮滑行进行控制。RIO阀除具有智能阀的所有功能外，还可以通过硬 线与其控制的转向架上的牵引控制单元进行通信，使电制动和空气制动 协调工作。网关阀除具有RIO阀的功能外，还具有制动管理的功能。
典型制动系统介绍
1 பைடு நூலகம்P2002制动系统
3.EP2002制动系统的缺点
EP2002制动系统的缺点如下： （1）关键部件维修难度大。EP2002阀的技术含量高且集成化程度高 ,出现故障时,基本上都需要将整个阀送回制造厂家进行维修,维修周期长。 （2）互换性差。阀出现故障,只能够用相同类型的阀进行更换。 （3）无直观的故障显示代码。没有直观的数字故障代码显示功能,工 作人员只能通过专用软件才能查找故障，这便加大了故障处理的难度。
典型制动系统介绍
1 EP2002制动系统
2.EP2002制动系统的优点
(9)总体成本降低。EP2002制动控制系统的产品价格基本与常 规制动控制系统的产品价格相同。但是使用EP2002制动控制系统, 电气线路、大部分分散部件及管路几乎消失。同时由于安装和调试 时间缩短、后期维护费用降低等原因,制动控制系统的总体成本将低 于一般制动控制系统的总体成本。
典型制动系统介绍
图5-9 国内某地铁车辆的EP2002制动系统的基础制动装置的分布
典型制动系统介绍
1 EP2002制动系统
2.EP2002制动系统的优点
EP2002制动系统的优点如下： (1)单点故障不会影响运营。如果一个EP2002阀出现故障， 只会导致一个转向架制动力丢失；同时，丢失部分可以在同一制 动总线单元内重新分配。 (2)系统集成度高。通过高度集成降低了产品重量，使其比传 统产品轻30%，系统高度集成同时可以节省安装空间，减少布管 和布线数量。
典型制动系统介绍
2 KBWB制动系统
KBWB模拟式电气指令制动控制系统是由英国的Westinghouse 公司（已并入德国克诺尔制动机公司）设计的制动系统，系统按照 模块化原则设计将计算机制动控制单元、空气制动控制单元、风源 等设备安装在一个高度集成的模块内，能够实现自我诊断、故障保 护显示，且重量轻、结构简单、便于维护。
典型制动系统介绍
1 EP2002制动系统
1.EP2002制动系统的组成
供气单元主要由空气压缩机、空气干燥器、储风缸、供气压 力控制装置等组成。供气装置的主要作用是向列车提供压缩空气 ，即作为风源系统。它产生的压缩空气不仅是制动系统的风源， 还是列车其他制动设备的风源，如空气弹簧、升弓风缸、刮水器 等使用的风源。供气单元的所有部件被集中集成在一个安装架上 。
典型制动系统介绍
2 KBWB制动系统
1.KBWB制动系统的特点
KBWB模拟式电气指令制动控制系统很好地适应了城轨列车站间 距短、速度高、加速及停车频繁等要求，KBWB模拟式电气指令制动 控制系统由电制动(动力制动)系统和空气制动系统组成，采用脉冲宽 度调制（pulse width modulation,PWM）传递制动指令，制动控 制单元采用4个电磁阀进行EP（电空）转换，对控制室充、放气实行 闭环控制。KBWB模拟式电气指令制动控制系统具有反应迅速、制动 力大、制动距离短、停车精度高、安全可靠等特点。
典型制动系统介绍
1 EP2002制动系统
2.EP2002制动系统的优点
(3)制动响应时间缩短。EP2002制动系统的制动响应时间小于 1.5 s，比常规制动系统的制动响应时间缩短约0.2 s。
(4)提高制动精度。常规制动控制系统提供给制动缸的制动力约 为±0.02 MPa，而制动控制系统提供给制动缸的制动力精确度可以 达到±0.015 MPa。
(7)控制精确度高。EP2002制动控制系统可以根据每个转向架的 载荷压力调整施加在本转向架上的制动力,比常规制动控制单元以每节 车载荷压力进行制动力控制更加精确和优化。
(8)维护工作量小。EP2002制动控制系统部件集成化程度较高,需 要维护的部件较少,大修期从常规制动控制系统规定的6年提高到9年。
典型制动系统介绍
1 EP2002制动系统
1.EP2002制动系统的组成
EP2002制动系统包括空气压缩机、空气干燥 塔、大小储风缸、控制单元和检测点，采用模块化 设计。EP2002制动系统的主要特点是结构紧凑、 质量轻、安装方式多样、使用维护方便。
典型制动系统介绍
图5-8 EP2002制动系统在整个列车控制中的位置 注：ATO为automatic train operation的简称，即自动列车运行；
城轨交通车辆
项目 典型制动系统
介绍
典型制动系统介绍
1 EP2002制动系统
EP2002制动系统是德国克诺尔公司生产的新 一代产品，是电气指令式制动控制系统，其核心部 件是EP2002阀。传统的城轨交通车辆一般使用一 个制动系统控制单元控制两台转向架的车控方式， 而EP2002制动系统则采用一台EP2002阀控制一个 转向架的架控方式。
典型制动系统介绍
2 KBWB制动系统
1.KBWB制动系统的特点
KBWB制动系统实现了空气制动与电制动的高度结 合，在系统上保证了车辆运行的安全。列车制动时不仅 满足了电气优先的要求，还实现了电空制动的平滑过渡 ，设有冲动限制以提高乘客乘坐的舒适度。
(5)空气消耗量减少。由于EP2002阀靠近转向架安装,从EP2002 阀到制动缸的管路长度减小,所以在制动时的空气消耗量将减小，同 时空气泄漏量也将减小。
典型制动系统介绍
1 EP2002制动系统
2.EP2002制动系统的优点
(6)可靠性高，故障率低。根据克诺尔的计算,EP2002制动控制系 统的故障率比常规制动控制系统的故障率减少了50%左右。